Ученые разработали стратегию синтеза материалов с метастабильной фазой
Результаты исследований, обеспечивающие термодинамическое понимание стратегий разработки метастабильности, которые можно использовать для синтеза перспективных материалов с метастабильной фазой, опубликовали ученые Корейского института науки и технологий (KIST), 15 апреля сообщает сайт новостей науки EurekAlert.
В своей статье, опубликованной в журнале Nature, исследовательская группа под руководством доктора Чуна Донг Вона из отдела исследований чистой энергии KIST сообщает об успешной разработке нового усовершенствованного гидрида палладия с метастабильной фазой (PdHx) и описывает механизм его роста.
Материал, который находится в метастабильной фазе своего состояния, обладает другими физическими свойствами, иногда такие свойства бывают очень полезными для их примения в технике. Поэтому, отмечают авторы статьи, открытие и синтез новых метастабильных фаз являются перспективными направлениями для инноваций в материаловедении.
Материал с метастабильной фазой обладает большей термодинамической энергией, чем в стабильной фазе, и при этом устойчив при определенных соотношениях давления, температуры и концентраций.
Исследовательская группа синтезировала гидрид палладия в метастабильной фазе с новой кристаллической структурой, вырастив материал, который может хранить водород в определенной водородной атмосфере без рассеивания водорода в металле.
Эксперимент подтвердил, что новый материал с метастабильной фазой обладает хорошей термической стабильностью и вдвое большей емкостью хранения водорода по сравнению с материалом со стабильной фазой.
Для разработки теоретической основы и научных доказательств результатов проведенного исследования, ученые использовали для анализа структуры материала атомно-электронную томографию, воссоздающую трехмерные изображения из двумерных изображений электронного микроскопа для кристаллов нанометрового размера в гидрате металла.
Полученные результаты продемонстрировали термодинамическую стабильность метастабильной фазы и идентифицировали трехмерную структуру кристаллов метастабильной фазы. Кроме того, корейские ученые предложили новый механизм роста наночастиц, названный ими «многостадийной кристаллизацией».
Д-р Чун подчеркнул, что «результаты этих исследований обеспечивают важный процесс для получения исходной технологии при разработке усовершенствованных сплавов, содержащих легкие атомы. Ожидается, что дополнительное исследование раскроет новую парадигму в разработке экологически чистых энергетических материалов на основе метастабильной фазы, которые могут хранить водород и литий».
Он считает, что такая технология обладает большим потенциалом и будет способствовать разработке передовых материалов.
